足球運動的心率變化與負荷控制例析

足球運動的心率變化與負荷控制例析

動量科技助力2016年全國青少年校園足球夏令營

在校園足球開展過程中，如何合理安排運動負荷，讓學生既能從足球運動中得到充分的鍛煉，又能將運動負荷控制在一個安全、合理的范圍內，一直是體育教育工作者關注的問題。

從運動生理學的角度來看，心率是最直接、最有效反映運動負荷的指標，通過監控心率，可以及時、有效地把握運動負荷強度。那在足球運動中的心率狀況是什么樣的，以及如何通過心率來控制運動負荷強度呢？本文試圖通過淺顯易懂的方法來解答這些問題。

圖1是動量科技在校園足球比賽中采集到的某一球員的心率和跑動速度數據，藍色線條表示心率變化情況，橙色線條表示速度變化情況，可以看出中間有一段時間心率降低，速度幾乎為零，沒有速度顯示的部分就是學生在中場休息。可以看到，在比賽中該球員的最高心率約為200次/分鐘（bpm），而在中場休息時心率恢復到100次/分鐘（bpm）至120次/分鐘（bpm）。

圖1 球員心率速度分布圖

在比賽過程中，心率變化也很頻繁，我們把圖1中的時間軸拉開可以看到（見圖2），每一組跑動后心率會明顯升高，隨著跑動速度放緩，心率開始下降，還沒有下降多少，又一次跑動，心率又馬上升上去了。這就是足球比賽的特點：中高強度有氧供能為主、間歇性無氧供能的運動。

一、人體運動時由三種不同的能源系統供給能量

1. 磷酸原系統：其特點是能量供應少，維持運動時間短，功率輸出最快，不需要氧氣，不產生乳酸等物質。短跑、田賽、舉重等運動主要依靠此系統供能。在足球運動中，短距離的沖刺跑、快速變向等爆發性活動會以此系統供能為主。此時的心率一般達到最大心率的95%以上。

2. 酵解能系統：其特點是能量供應較磷酸原系統多，輸出功率次之，不需要氧氣，會產生乳酸。乳酸是肌糖原無氧酵解的代謝產物，當體內乳酸堆積過多時，會引起肌肉酸痛、破壞機體內環境穩態，導致機體疲勞。該供能系統主要為運動持續時間在2分鐘左右的高強度無氧運動提供能量，如800m跑、200m游泳等。在足球運動中，間歇時間較短的反復高強度跑會充分調動此系統供能，此時的心率一般達到最大心率的85%以上。

3. 氧化能系統：其特點是供能物質貯備量豐富，在氧氣充分時可以提供大量能量，但最大輸出功率僅有酵解能系統的二分之一，是進行長時間運動的主要供能系統。在足球運動中，機體大多數時間都是處于有氧供能狀態中。

二、足球運動中心率變化的一般規律

足球運動中最適宜的心率區間是什么樣呢？由于年齡、性別、運動能力、戰術、場上形勢等各種差異，很難用簡單的一個心率范圍來概括。經過數以萬計人次（此數據正呈幾何級數增加）的訓練、比賽心率采集、每人每秒的數據積累，已經總結出了一定的規律，建立了多個心率相關的數學模型。為了讓大家對心率有初步了解，我們首先來認識一下判斷心率的一般規律：

1.年齡在一定程度上決定了最大心率

最大心率是人體能夠達到的極限心率，國際通行算法為：最大心率次/分鐘（bpm）=220-年齡，如某小學生12歲，則其最大心率為220-12=208次/分鐘（bpm）。一般可以按這個規律來判斷，但也存在一定的個體差異。

2.了解球員實際的最大心率很重要

為了合理控制運動負荷，了解球員實際的最大心率很重要。實驗室條件下的測試成本較高，我們還可通過簡單的場地測試來推算最大心率，如進行兩組400米全力跑或兩組以上的12×30米高速折返跑，在測試過程中或結束后采集到的最高心率值基本接近個人的最大心率。

3.正視個體差異，最大心率的高低不能簡單區分好壞

在我們以往大量的測試數據中，同樣是18歲的專業運動員，80%以上最大心率超過200 bpm，還有百分之十幾最大心率不到200bpm，最低的最大心率只有180bpm，但未明確發現不同最大心率的運動員在運動能力上存在顯著性差異。

4.平均心率可以基本反映運動負荷強度

對于足球運動來說，比賽的平均心率一般在最大心率的60% 至80%之間，在專業比賽和較高水平的校園足球比賽中基本都能達到這一水平，比賽激烈程度越高平均心率就越高。

5.場上位置和戰術的不同也會通過心率體現出來

圖2 球員心率速度分時圖

圖3 某球隊訓練隊員心率對比分析圖

一般來說，中場球員攻防轉換的頻率較高，活動次數多，心率一般會維持在中高水平，較少達到心率極值；前場球員和邊后衛一般需要反復的高強度跑，慢跑和走動距離也較多，因此心率一般會出現較大波動；中后衛由于跑動強度和頻率相對較低，心率水平也會相對低一些。當出現異常于位置特點的心率狀況時就要特別關注。另外戰術安排和場上形勢對心率的影響也比較大，比如巴薩倡導的控球型打法時球員的整體心率水平就相對較低。

圖4 某球隊典型位置隊員心率對比分析圖

6.分析心率要同運動狀態相結合

人體可以類比汽車，心率相當于發動機的轉速，汽車能不能達到很高的速度與排氣量、傳動系統、路況等因素有關。同樣，分析心率時要看具體的運動情況，如果心率很高但跑動速度（或跳躍、對抗等運動）不高說明機體的做功能力不足，這和肌肉、技術等因素有關，訓練要同時關注心肺能力和機體運動能力。

7.持續跟蹤一名球員的訓練、比賽心率比相互之間的對比更有意義

由于存在個體差異和位置差異，橫向對比球員之間的心率絕對值沒有太多參考意義，更有意義的是對球員自身的心率進行縱向對比。雖然長時間的系統訓練和身體的成長發育會影響心率變化，但短期內，心率特征還是相對穩定的。因此縱向對比連續幾次的心率變化情況可以看出訓練或比賽的強度、球員的投入度以及機體疲勞程度。

8.過度的疲勞會讓心率產生變化

連續的比賽或大強度訓練會造成疲勞的持續積累，這也能從心率上反映出來，過度疲勞時的心率有幾個特點：開始運動時還沒有多大強度心率就很快上升，運動結束后心率恢復慢，當天的基礎心率偏高。發現這些狀況時要及時調整訓練負荷，否則容易出現傷病。

9.心率恢復能力是判斷運動負荷的有效方法

訓練或比賽結束后心率恢復的快慢可以判斷訓練負荷。可以觀察運動結束后一分鐘、兩分鐘、三分鐘時心率下降的絕對值、相對值，也可以測量心率下降到最大心率60%以下時所用的時間。當然由于訓練、比賽結束前的心率水平不一定一致，所以絕對的橫向對比意義不大，可以通過多人的統計值來判斷一次的運動負荷。

10.隨著訓練水平的提高，心率特征也會逐漸變化

長期來看，隨著訓練水平的提高和球員的成長，球員的心率特征會逐漸變化，基本規律是：基礎心率會降低，同等運動強度下心率整體水平會降低，高強度運動時心率升高速度快，高強度運動后心率恢復會加快。

三、關于心率需要注意的三個問題

以上是足球運動中心率的一般規律，那么在日常訓練、比賽的監控中，關于心率要關注哪些問題呢？

1.出現心率過高或很難降低要關注。

2.高強度的運動心率遲遲上不去也是需要特別關注的。

3.持續同等強度運動情況下心率變化過于頻繁也不是好現象；這些都有可能和過度疲勞、身體熱身不充分、身體疾病相關。

相信有了這些知識，在校園足球教學、訓練、比賽中，體育教師和足球指導員們就能夠更好地通過心率來了解運動負荷情況并控制合理的運動負荷。

（文中數據來源—動量科技MT-Sports）